HUKUM KEDUA TERMODINAMIKA NANIK DWI NURHAYATI,S.SI, M.SI nanikdn.staff.uns.ac.id nanikdn.staff.fkip.uns.ac.id nanikdn@uns.ac.id 081556431053 / (0271) 821585

Telah menjadi kodrat manusia di dunia ini bila sesuatu tersedia melimpah dan murah, maka penggunaannya pun cenderung boros/tidak memperhatikan efisiensi. Hal tersebut berlaku dalam penggunaan di bid energi terutama energi vital bagi manusia dan pembangunan yaitu energi listrik dan bahan bakar minyak (BBM). Di Indonesia, telah lama terjadi. Rakyat Indonesia dimanjakan dg biaya listrik dan harga BBM murah, shg menimbulkan argumen berada dalam jumlah melimpah. Secara tidak langsung, menumbuhkan perilaku pola konsumtif/boros dan tidak terkendali. Akibatnya Indonesia diprediksi para ahli energi kurun waktu 15-20 th mendatang akan mengalami krisis energi. Prinsip dasar efisiensi energi adalah menggunakan jumlah energi yang sedikit tetapi tujuan atau hasil yang didapat sangat maksimal. Dalam upaya efisiensi energi ini, di kaji pada hukum Termodinamika.

Konsep Efisiensi dlm HukumTermodinamika Untuk merancang sebuah perencanaan yang optimal dalam memanfaatkan energi, berbagai konsep telah dikembangkan, yang salah satunya adalah dengan analisis energi yang berdasarkan pada hukum Termodinamika. Disebutkan dalam hukum ke-1 Termodinamika bahwa energi tidak dapat diciptakan atau dimusnahkan, tetapi dapat diubah dari satu bentuk ke bentuk yang lain. Dalam pendekatan hukum ke-1 ini, strategi efisiensi energi lebih cenderung pada pemanfaatan sumber daya energi secara efisien. Efisien yang dimaksud disini adalah penggunaan sumber-sumber energi disesuaikan dengan kualitas yang dibutuhkan

Siklus Carnot Carnot (1824) memperkenalkan suatu proses sederhana ke dalam teori termodinamika yg sekarang dikenal sebagai siklus Carnot Carnot berusaha menjelaskan asas-asas fisis mendasar yg menyangkut masalah efisiensi Usaha Carnot ini adalah dasar pengetahuan tentang termodinamika Siklus Carnot dapat dilaksanakan dg sistem yg bersifat apapun (padat, cair, gas, zat paramagnetik)

Diagram T-S Pada gambar diatas, terlihat siklus Carnot a-b-c-d-a dalam diagram T-S Luas kawasan yg dikelilingi oleh kurva menyatakan siklus Carnot adalah panas total yg masuk atau keluar sistem

Siklus Carnot utk Gas Sempurna Zat melakukan proses siklis yg terdiri dari 2 isoterm dan 2 adiabat Dimulai dari a kembali ke a: Ekspansi isotermal dari a ke b pada suhu T1, panas Q1 masuk dan usaha dilakukan oleh sistem Ekspansi adiabatik dari b ke c, suhu turun menjadi T2 dan usaha dilakukan oleh sistem Pemampatan isotermal pd suhu T2 dari c ke d. Panas Q2 keluar dari sistem dan usaha dilakukan thp sistem Pemampatan adiabatik dari d ke a, suhu naik menjadi T1 dan usaha dilakukan thp sistem d Q1 Q2 a c b V p T2 T1

MESIN CARNOT Proses Adiabatik 2  3 4  1 Proses Isotemal 1  2 3  4 7 qin TA qout TB V1 V4 V2 V3 1 4 2 3 P V w Proses Adiabatik 2  3 4  1 Proses Isotemal 1  2 3  4

Perumusan Kelvin: Tidak ada suatu proses yang hasil akhirnya berupa pengambilan sejumlah kalor dari suatu reservoar kalor dan mengkonversi seluruh kalor menjadi usaha Perumusan Clausius: Tidak ada proses yang hasil akhirnya berupa pengambilan kalor dari reservoar kalor bersuhu rendah dan pembuangan kalor dalam jumlah yang sama kepada suatu reservoar yang bersuhu lebih tinggi. = W/Q dgn W = Q1 + Q2 dan Q = Q1 = (Q1 + Q2)/ Q1 = (T1 – T2)/ T1 Efisiensi:

Kesimpulannya  tdk ada mesin lain yg mempunyai efisiensi termal lebih tinggi dari mesin Carnot bila keduanya beroperasi antara sepasang reservoir dg suhu tiap reservoir yang bersangkutan sama tdk ada mesin pendingin yg mempunyai koefisien penampilan (COF) yg lebih tinggi dari pada mesin pendingin Carnot bila keduanya beroperasi antara sepasang reservoir dg suhu tiap reservoir yg bersangkutan sama

Refrigerator dan heat pump Refrigerator dan heat pumps pada dasarnya merupakan peralatan yang sama. Refrigerator dan heat pumps berbeda hanya pada tujuannya saja. Tujuan dari refrigerator adalah mengambil kalor (QL) dari medium bersuhu rendah (mempertahankan ruang pendingin tetap dingin) Tujuan dari heat pump adalah mensuplai kalor (QH) ke medium bersuhu tinggi (mempertahankan ruang pemanas tetap panas)

COP (coefficient of performance) : Refrigerator and heat pump COP mesin panas = Q/ -W = Q1/ -W =Q1/-(Q1 + Q2) = T1/ (T1 – T2) COP mesin dingin = Q2 / -W =Q2/-(Q1 + Q2) = T2/ (T1 – T2)

TERIMA KASIH

mATuR sUwUN